锅炉再热器减温水调节阀内漏治理及线性优化

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2019锅炉再热器减温水调节阀内漏治理及线性优化1234567刘宝满，王天伟，裴江，李宗耀，李云飞，季广辉，邓保成，8910于凌浩，刘杰，宁梦娇河北国华定州发电有限责任公司，河北定州073000；InternalLeakagecontrolandlinearOptimizationofTemperaturereducingWaterRegulatingValveofBoilerReheater123456LIUBaomanWANGTianweiPEIJiangLIZongyaoLIYunfeiJIGuanghuiDENG78910BaochengYULinghaoLIUJieMINGMengjiaoHebeiGuohuaDingzhouPowerGenerationCo.,Ltd,HebeiDingzhou073000,China.摘要：本文重点分析锅炉再热器减温水调节阀实际运行中出现的零开度内漏、小开度线性调节差、汽蚀冲刷严重等问题，制定进口设备备件国产优化改进方案，通过改造调节阀的内件结构将原调节阀一级节流升级为多级节流，并优化阀门流量调节特性曲线保证小开度下精细调节，改进后成功消除了阀门零开度内漏现象，阀门实际流量调节线性良好，提高了再热器安全运行可靠性，为同类减温水调节阀性能优化提供了可借鉴的经验。关键词：减温水；调节阀；内漏；汽蚀；国产优化ABSTRACT:Inthispaper,theproblemofzero-openingleakage,small-openinglinearadjustmentdifferenceandseriouscavitationerosionoccurredintheactualoperationoftheboilerreheaterdesuperheaterwaterregulatingvalveareemphaticallyanalyzed.Andmakingdomesticoptimizedimprovementschemeforimportedequipmentspareparts.Theprimarythrottleoftheoriginalcontrolvalveisupgradedtomulti-stagethrottlebymodifyingtheinnerstructureofthecontrolvalve.Andoptimizingvalveflowregulatingcharacteristiccurvetoensurefineregulationundersmallopening.Afterimprovement,theleakagephenomenonofzero-openingvalvewaseliminatedsuccessfully,linearityofactualvalveflowregulationisgood.Thisresearchimprovesthereliabilityofreheatersafeoperation.Theexperiencecanbeusedforreferencetooptimizetheperformanceofthesametypeofdesuperheaterwaterregulatingvalve.KEYWORD:temperaturereducingwater;regulatingvalve;internalleakage;cavitation;domesticoptimization1引言调节，当小流量调节时汽蚀冲刷严重，导致阀门河北国华定州发电有限责任公司（以下简称阀芯、阀座等部件密封面冲刷造成内漏，备件损“定州电厂”）1、2号锅炉为600MW亚临界中耗率较高，由于该阀门备件更换需隔离再热汽减间一次再热控制循环汽包炉，是上海锅炉厂生产温水，因此机组运行期间不能更换备件，而运行的SG-2008/17.47-M903型四角切圆燃烧，单炉中投入大量的减温水和长期内漏会直接影响机膛Π型露天布置锅炉。锅炉再热汽系统布置了屏组运行经济性，同时调节阀小开度时流量的大幅式再热器、末级再热器、墙式辐射再热器，再热变化对再热器的氧化皮剥落产生很大影响，不利器的汽温调节主要采用燃烧器摆动及过量空气于再热汽系统安全运行。因此，锅炉再热汽减温系数调节，再热器左右侧进口管道分别安装事故水调节阀需进行结构优化，消除阀门零开度内漏喷水减温器，采用莫诺克喷嘴，通过调节阀在紧并改善流量调节特性。急事故状态下控制减温水量调节再热蒸汽进口2现存问题汽温。定州电厂1、2号锅炉再热汽减温水系统调定州电厂1、2号锅炉再热汽减温水系统调节阀为美国COPES-VULCAN调节阀，压力等级节阀前后压差大，且实际运行中经常需要小流量

120191500LB，出厂编号为0710-147835-1-1，该锅炉再热汽减温水调节阀运行参数（如表1）所示。表1锅炉再热汽减温水调节阀运行参数名称单位参数调节阀入口压力MPa12.02调节阀出口压力MPa2.5调节阀正常运行时流量T/h25调节阀最大流量T/h49调节阀介质工作温度℃173调节阀入口管径mmφ51*10调节阀原执行器行程mm25介质流向低进高出图2原调节阀内部结构图（优化前）由于该锅炉再热汽减温水系统调节阀前后压差大，且实际运行中需经常小流量调节，当小流量调节时汽蚀冲刷严重，导致阀门阀芯、阀座等部件密封面冲刷造成内漏（如图1所示）。图3原调节阀流量特性曲线（优化前）通过该调节阀流量特性曲线可以看出，流量直线特性曲线介质的重量流量与阀芯的位移成正比关系。图1原调节阀阀芯、阀座密封面严重冲蚀（1）流量特性方程式为：G=ch+Gm，3原因分析式中：c——常数，与阀门的结构和尺寸以定州电厂1、2号锅炉再热汽减温水调节阀及介质和压力降有关；结构为阀芯调节式一级节流（如图2所示），采h——阀门行程；用窗口形式节流套，设计窗口面积较大，只起到Gm——介质的最小流量；（2）流速方程式为：Ua=3.537*105*W*ν导向作用，不能进行节流降压，阀门流量调节仅/di2能通过阀芯开度进行调节，阀门的流量特性为直式中：Ua——流速m/s；线特性（如图3所示），运行中节流降压效果较W——流量T/s；差；由于再热器减温水调节阀前后运行压差大，ν——阀门比容：m3/g；机组运行过程流量调节频率高，且经常会在小开di——节流部位内径mm2；其中：W＝[1.896Kv*(△P*10.2/ν)0.5]/1000度下运行调节，阀芯、阀座密封面间的流速较高，Kv——阀门必要流量系数L/min；对阀芯、阀座密封面的汽蚀冲刷严重，易造成阀△P——阀门压差MPa；门内漏。因此该调节阀特性曲线对要求小流量调节的运行工况较难达到再热汽汽温精细化调节要求，当阀门开启后阀门的流量随着行程成正比增加，由于调节阀前后运行压差大，且采用单级节

22019流调节，阀芯、阀座密封面间的流速较高，对密节流套结构优化为小窗口缩放式结构，调节阀流封面的汽蚀冲刷严重，易造成阀门内漏；此外通量特性曲线采用等百分比特性曲线，阀芯的行程dGcG过调节阀内部结构图可以发现阀座与节流套之与介质流量成正比例增加，即dh关系，通过调节阀改进前后特性曲线对比图（如图5所示）可间配合无定位，导致阀芯、阀座、节流套同轴度见，阀门小开度下调节性能优秀，可精细调节减精度不高，阀门全关状态下可能会存在密封面接温水流量，满足再热汽减温水精细化调节要求，触不均匀的状况，易出现阀门密封面内漏情况。同时介质通过小窗口缩放式节流套时可将介质综上所述，该再热汽减温水调节阀实际运行分角为多个小水柱降耗减压，从而减小阀门密封中出现的零开度内漏、小开度线性调节差、汽蚀面冲刷力，进一步提高阀门密封面使用寿命。冲刷严重等问题，主要原因是调节阀阀芯、阀座、节流套结构不满足再热汽气温调节运行工况要改进前求，因此需对该调节阀阀芯、阀座、节流套结构进行改造。4改造方案针对锅炉原再热器减温水调节阀实际运行中出现的零开度内漏、小开度线性调节差、汽蚀冲刷严重等问题，制定进口备件国产优化改进方案，通过改造调节阀的内件结构将原调节阀一级节流结构升级为多级节流结构，并优化调节阀流量调节特性，提高再热汽减温水调节阀精细化调节能力。本次改造仅需对调节阀阀杆阀芯组件、阀座、节流套结构进行优化，原阀门执行器及改改进后造后的备件安装尺寸保持不变，改进方案措施如下：（1）优化阀门调节部件结构，将原阀座与节流套间加一定位止口，保证阀门的阀芯与阀座密封面安装后有较好的同轴度，并将原一级节流改为多级节流，调节阀内部结构改进前后对比（如图4所示）；通过减小每一级运行压差，从而减小介质通过密封面时的流速，减小对密封面的冲蚀。（2）提升阀门调节部件材质，原阀门备件采用的是马氏体沉淀硬化型不锈钢，密封面采用的是固溶时效硬化处理，硬度大于HRC40，由于再热器减温水调节阀长期处于频繁调节状态，图4调节阀内部结构改进前后对比图为提高材质的抗冲刷性，优化后的阀芯、阀座采用抗冲刷性能较高的镍基高合金材料，密封面进行堆焊硬质合金，并且保证堆焊层有足够的厚度，可以进行多次研磨，密封面硬度达到HRC45，增强阀门密封面的抗冲刷能力，提高阀芯部分的使用寿命。（3）依据再热汽减温水系统运行工况，将

32019图8锅炉再热器减温水调节阀运行参数曲线（改进后）图5调节阀改进前后特性曲线对比图6结束语河北国华定州发电有限责任公司针对锅炉5效果实施再热器减温水调节阀实际运行中出现的零开度定州电厂于2018年2月和10月机组检修期内漏、小开度线性调节差、汽蚀冲刷严重等问题间，分别对1、2号锅炉再热器左右侧减温水调分析根本原因，制定进口设备备件国产优化改进节阀改进方案进行实施，将调节阀阀芯、阀座、方案，通过改进调节阀的内件结构将原调节阀一节流套进口备件进行国产结构优化并应用于系级节流升级为多级节流，并优化阀门流量调节特统运行（如图6所示），通过PI系统中减温水调性曲线保证小开度下精细调节，避免阀门内漏及节阀开度与流量绘制参数曲线（如图7、图8所小开度时流量的大幅变化对再热器的氧化皮剥示），可以看出改进前后线性对比明显，改进前落产生不良影响，提高再热器安全运行可靠性，调节阀内漏时流量可达6t/h，改进后实现了零内为同类减温水调节阀性能优化提供了可借鉴的漏，实现了再热汽减温水小开度精细化调节，改经验。进后运行效果良好，成功消除了零开度内漏、小开度线性调节差、汽蚀冲刷严重等问题，提高再参考文献热器减温水调节阀调节性能及使用寿命，避免运[1]黎彪.活塞式防气蚀大压差可调减压阀[A].全国第一届超高层建筑消防学术会议论文集[C]，2014年.行中投入大量的减温水和长期内漏对机组运行[2]陈波，张永军，罗志浩.超临界机组汽温控制中减温水联控方造成的再热汽汽温低及氧化皮脱落等不良影响，式的研究与实现[J].电站系统工程，2010年.提高了再热汽系统安全运行可靠性。[3]张颖.阀门气体内漏的声学特性及量化检测技术研究[D].大庆石油学院，2007年.[4]韩宁.应用Fluent研究阀门内部流场[D].武汉大学，2005年.[5]吴杰.多级降压高压差调节阀设计[J].阀门，2001年.[6]綦建前.阀门分类方法的探讨[J].阀门，2000年.[7]杨纪伟.调节阀流量调节特性评价[J].阀门，1999年.作者简介：图6调节阀各部件改进前后对比图刘宝满（1986-），男，辽宁，本科，高级工程师，研究方向为火力发电厂阀门维护、检修、技改方面技术难题。图7锅炉再热器减温水调节阀运行参数曲线（改进前）